(Phys.org) — Les progrès récents dans l'ingénierie des structures plasmoniques ont permis de nouveaux types de dispositifs optoélectroniques à l'échelle nanométrique ainsi que la détection optique à haute résolution. Mais jusqu'à maintenant, il y a eu un manque d'outils pour mesurer le comportement à l'échelle nanométrique dans les structures plasmoniques qui sont nécessaires pour comprendre les performances des dispositifs et pour confirmer les modèles théoriques.

"Pour la première fois, nous avons mesuré l'absorption infrarouge à l'échelle nanométrique dans des microparticules plasmoniques semi-conductrices en utilisant une technique qui combine la microscopie à force atomique avec la spectroscopie infrarouge, " a expliqué William P. King, un professeur Abel Bliss au Département des sciences et de l'ingénierie mécaniques (MechSE) de l'Illinois. "La spectroscopie infrarouge au microscope à force atomique nous permet d'observer directement le comportement plasmonique dans les antennes infrarouges à microparticules."

L'article décrivant la recherche, "Absorption infrarouge en champ proche de microparticules semi-conductrices plasmoniques étudiées par spectroscopie infrarouge au microscope à force atomique, " apparaît dans Lettres de physique appliquée .

"Les semi-conducteurs hautement dopés peuvent servir de métaux plasmoniques flexibles en longueur d'onde dans l'infrarouge, " a noté Daniel M. Wasserman, professeur adjoint de génie électrique et informatique à l'Illinois. "Toutefois, sans possibilité de visualiser la réponse optique au voisinage des particules plasmoniques, on ne peut déduire le comportement en champ proche des structures qu'à partir de leur réponse en champ lointain. Ce que ce travail nous donne, c'est une fenêtre claire sur le comportement optique de cette nouvelle classe de matériaux à une échelle de longueur beaucoup plus petite que la longueur d'onde de la lumière."

L'article compare les mesures en champ proche et en champ lointain avec des simulations électromagnétiques pour confirmer la présence d'une résonance plasmonique localisée. L'article rapporte en outre des cartes à haute résolution de la distribution spatiale de l'absorption au sein de structures plasmoniques uniques et de la variation à travers les réseaux plasmoniques.

« La capacité de mesurer le comportement en champ proche dans les structures plasmoniques nous permet de commencer à étendre nos paramètres de conception pour les matériaux plasmoniques, " a commenté Jonathan Felts, un étudiant diplômé MechSE. « Maintenant que nous pouvons mesurer le comportement optique de caractéristiques individuelles, nous pouvons commencer à penser à concevoir et à tester des matériaux optiques plus complexes."